Inherente, y previa a la imposición de estrategias específicas de control para descargas de
desechos industriales a los cuerpos de agua, es la promoción de programas de minimización
de desechos (o sea, el uso de materiales reciclados y recuperados, selección de procesos
industriales "limpios", tecnologías internas de reducción de desechos) tendientes a reducir
tanto el volumen de éstos como su toxicidad antes de su descarga. Una evaluación reciente
de la U.S. EPA (Chemecology, 1987) demostró que la modificación de procesos de
producción y el mejoramiento de prácticas internas son responsables de una porción
significativa de la reducción de desechos peligrosos que actualmente está ocurriendo en
Estados Unidos. Un programa de FEEMA (Estado de Río de Janeiro, Brasil), el cual
provee un inventario de los tipos de descargas industriales que se vuelcan en los principales
cuerpos de agua y que fue diseminado a todas las industrias con el objeto de reuso intra-
industrial, ha logrado algún éxito.
Una tendencia en la Región es la creación de grandes complejos industriales, localizados
frecuentemente en o cerca de áreas urbanas superpobladas. Las descargas industriales y
urbanas de sustancias químicas y orgánicas han resultado, en la mayoría de los casos, en una
sobrecarga de la capacidad asimilativa del cuerpo de agua receptor. En el contexto de la
planificación, tales situaciones que eventualmente requerirían instalaciones para tratamiento
extensivo para mantener niveles adecuados de calidad de agua, deben ser evitadas, cuando
sea factible, a través de reglamentos adecuados de zonificación que toman en cuenta
consideraciones ambientales.
Con respecto a fuentes dispersas (véase la Sección 6.2), deben introducirse prácticas
recomendables de manejo que especifiquen las tasas óptimas de aplicación de plaguicidas
y aquellos procedimientos de agricultura que reducen al mínimo la erosión de los
sedimentos a fin de disminuir, en lo posible, la descarga de sustancias químicas a los cuerpos
de agua receptores antes de la imposición de requerimientos de tratamiento.
La especificación detallada de programas de minimización de desechos industriales y las
prácticas más recomendables para el manejo de la agricultura están fuera del marco de este
manual, pero se enfatiza su inclusión en los procesos de planificación y control.
Las estrategias de control para la protección de los cuerpos de agua deben desarrollarse y
aplicarse conjuntamente con las estrategias de control para la protección de otros medios
a fin de evitar la transferencia simple de contaminación de uno a otro. La disposición no
controlada de desechos peligrosos en el suelo ha dado como resultado problemas nocivos
severos como, por ejemplo, el incidente del Love Canal en los Estados Unidos, donde los
costos correctivos pueden ser significativos (U.S. Superfund). Cubatao, Brasil, es un ejemplo
de un caso extremo con respecto a la contaminación atmosférica (CETESB, 1984).
Con respecto a la descarga de sustancias químicas, los términos capacidad asimilativa y
sustancia tóxica son algo contradictorios. Sin embargo, por falta de una mejor expresión
descriptiva, el término "capacidad asimilativa" se mantendrá en este manual y se define aquí
como: "la capacidad de un cuerpo de agua de aceptar la descarga de sustancias químicas,
al grado que los estándares de calidad de agua en el mismo (véase la Sección 2) no son
violados y no se impiden sus usos designados".
El papel del concepto de capacidad asimilativa en el manejo y planificación de calidad de
agua se puede explicar mejor a través de la presentación de situaciones simples. La figura
7.1-A compara un estándar de calidad de agua en el río, supuestamente definido a través
de una evaluación apropiada de riesgo, con las concentraciones observadas de una sustancia
química resultante de las descargas de varias industrias. Como se puede ver, debido a la
dilución y/o los procesos de pérdida de la sustancia química, los niveles actuales de la
sustancia en el río están muy por debajo de los estándares y, por lo tanto, no impiden los
usos designados del cuerpo de agua. La imposición de un tratamiento general adicional por
razones que no sean estéticas, como podría requerirse para una estrategia de control de
tratamiento mínimo (véase la Sección 7.5.3), solamente reduciría las concentraciones de la
sustancia química en el río por debajo de los niveles actuales, que no presentan problemas,
y que resultaría un alcance supérfluo. Además, los recursos requeridos podrían ser utilizados
para resolver problemas reales de más alta prioridad. Para el desarrollo futuro del área, se
requerirá de un tipo de evaluación determinística para estimar las descargas adicionales de
sustancias químicas que se podrían permitir sin violar el estándar de calidad de aguas
(capacidad asimilativa).
La figura 7.1-B enfatiza este punto a través de la presentación de un caso extremo donde
la sustancia química en el río proveniente de una sola fuente desaparece totalmente
(volatilidad, degradación, etc.) antes que alcance un punto crítico en el río, que en este caso
es una toma de agua potable. En esta situación, cualquier gasto para reducir los desechos
sería totalmente innecesario.
La figura 7.1-C presenta la situación opuesta, donde las concentraciones observadas de la
sustancia "c" están por encima del estándar de calidad de agua del río. La aplicación de una
estrategia de control de tratamiento mínimo que no toma en cuenta el concepto de
capacidad asimilativa podría resultar en: un tratamiento insuficiente, donde los niveles de
la sustancia química en el río permanecerían por encima del estándar de calidad de agua,
o un sobretratamiento en donde las concentraciones resultantes en el río estarían muy por
debajo del estándar de calidad de agua. En el contexto de recursos financieros limitados,
tal como es la situación en América Latina y el Caribe, ambas condiciones serían
inaceptables.
Las situaciones expuestas anteriormente claramente muestran la necesidad de estimar la
capacidad asimilativa del cuerpo de agua receptor a través de algún tipo de evaluación
determinística, la cual usualmente se obtiene por medio de la aplicación de modelos
matemáticos de calidad de agua. En las Secciones 3 y 4 de este manual se han presentado
los modelos matemáticos de calidad de agua más avanzados para el destino de sustancias
tóxicas en cuerpos de agua naturales, que proveen un mecanismo práctico para estimar las
medidas de control necesarias para mantener los objetivos deseados de calidad de agua. Por
lo tanto, el concepto de capacidad asimilativa permite la estimación de la inversión mínima
en términos de instalaciones de tratamiento. Simplemente no es realista suponer que
América Latina, en su actual condición socioeconómica, pueda darse el lujo de
requerimientos de tratamiento "uniforme" tales como: mejor tecnología práctica o mejor
tecnología disponible, económicamente alcanzable, tal como se practica en los países más
desarrollados, especialmente cuando tales sistemas de tratamiento no serían necesarios en
ríos de alta dilución (véase, por ejemplo, la situación A, figura 7.1-A). Se hace notar que,
frecuentemente, estos requerimientos están basados en razones políticas en lugar de
técnicas. Muy por el contrario América Latina, que todavía está luchando contra problemas
mayores de contaminación por sustancias orgánicas o bacterianas, tiene que hacer el mejor
uso de sus limitados recursos económicos.
Una crítica usualmente dirigida a los modelos matemáticos de calidad de agua y,
consecuentemente, al concepto de capacidad asimilativa, es que tales modelos no son
confiables ni prácticos y son ejercicios académicos autogenerados. Dado que los conceptos
y principios básicos del modelado matemático son idénticos a los aplicados en otros
numerosos campos de la ciencia (aeroespacio, medicina, evaluación de riesgo, economía,
para mencionar algunos), tal posición tendría necesariamente que ser aplicada a todos los
modelos matemáticos; esta actitud nos conduciría a una posición seguramente no realista,
especialmente cuando el uso de modelos matemáticos es tan antigo como la misma ciencia
matemática. Además, la aplicación exitosa de modelos matemáticos de calidad de agua para
oxígeno disuelto y eutroficación en cuerpos de agua, claramente demuestra el valor de éstos
como herramientas técnicas operacionales que forman una parte integral e importante del
proceso de planificación. Se hace notar que los modelos de eutroficación son mucho más
complejos que los modelos para la mayoría de sustancias tóxicas.
Otro argumento clásico utilizado contra modelos matemáticos de calidad de agua es su costo
y la incapacidad de la mayor parte de agencias de control de calidad de agua para obtener
los datos requeridos para la calibración y verificación del modelo. Desde que Streeter-Phelps
(1925) modelaron por primera vez oxígeno disuelto en ríos a principios de los años 20 se
ha utilizado este argumento de costo. En general, los costos asociados con el monitoreo de
calidad de agua y con evaluaciones subsiguientes de modelos determinísticos, es un
porcentaje pequeño de los costos potenciales de instalaciones de tratamiento de desechos,
los cuales podrían o no ser necesarios.
No obstante que, concerniente al modelado de sustancias tóxicas, un cuerpo de agua dado
puede tener cientos de sustancias químicas, lo cual dependerá de los tipos y cantidad de
industrias que descargan, y a su vez estas sustancias químicas pueden tener efectos
sinergéticos o asinergéticos; en tal situación, sería irreal suponer que la agencia de control
ambiental tenga la capacidad de evaluar en detalle todas las sustancias químicas. Esta
situación llevaría a la
necesidad de hacerse un análisis tipo sondeo para seleccionar aquellas sustancias químicas
que potencialmente tendrían los efectos más nocivos sobre la salud y la ecología. Tal
análisis, tipo sondeo, podría incorporar un inventario de las descargas de sustancias químicas
a través de mediciones o estimados basados en los tipos de industria y sus niveles de
producción, combinado con modelos simples de dilución tales como:
donde:
En esos casos en los cuales las sustancias químicas son muy numerosas o no conocidas se
puede considerar como una alternativa viable el uso de toxicidad relativa como un
parámetro de modelo y control.
Aunque existe mucha información disponible en la literatura (U.S. EPA, 1979; Neely, 1985)
para algunas sustancias químicas, puede ocasionarse una complejidad adicional para el
modelado matemático más detallado en que el conocimiento básico sí varía de sustancia
química a sustancia química, y para las sustancias químicas nuevas el conocimiento básico
se está desarrollando. Otra vez, el uso de modelos simples de dilución o toxicidad relativa
pueden ser alternativas viables. Se hace notar que aún bajo la estrategia de control con
tratamiento mínimo basado en tecnología, se requerirían investigaciones básicas para
determinar la tratabilidad de las sustancias químicas nuevas.
La figura 7.1-C muestra la situación en donde este método puede resultar en un tratamiento
insuficiente en que los estándares de calidad de agua del río no son alcanzados. Por lo
tanto, este caso claramente demuestra que los estándares de efluentes tendrían sentido
únicamente en el contexto de los objetivos de calidad de agua en el río (Fano y Brewster,
1982). En los Estados Unidos esta situación se toma en cuenta a través de la clasificación
de ríos como limitados por calidad de agua, en los cuales se requiere tratamiento más
avanzado para alcanzar los estándares cuyo nivel usualmente se determina a través de la
evaluación con un modelo determinístico. Si en América Latina no se usan modelos
matemáticos, tal vez una actitud de "esperemos y veamos" se puede adoptar, en la cual se
impondrían requerimientos mínimos de tratamiento, y se determinaría la necesidad para
tratamiento adicional a través de monitoreo subsecuente en el río. Sin embargo, tal
estrategia podría complicar significativamente la planificación para las industrias en términos
de seleccionar los sistemas apropiados de tratamiento debido a la incertidumbre de los
requerimientos de tratamiento eventuales.
La ventaja principal de este método claramente recae en su administración con
requerimientos iguales de tratamiento mínimo basado en tecnología para todas las
descargas. No obstante, tal como se ha demostrado claramente en las figuras 7.1-A y 7.1-B,
este método podría imponer costos sin beneficios.
Como ha sido reportado por Fano y Brewster (1982), la República Federal de Alemania,
Hungría, Francia, Países Bajos y Checoslovaquia, han desarrollado sistemas tarifarios para
efluentes, con cierto grado de éxito.
Es escencial para el éxito de un sistema de cuotas de resarcimiento por contaminación que
se consideren las tendencias inflacionarias existentes. Esto es especialmente necesario en el
contexto de América Latina. Una de las razones que dificultó la aplicación del sistema de
cuotas de resarcimiento por contaminación en Argentina fue que dicha cuota se depreció
por la inflación hasta el punto que era más económico para la industria pagar la cuota en
vez de tratar.
En Fano y Brewster (1982) se pueden encontrar mayores detalles sobre sistemas de cuotas
de resarcimiento por contaminación, así como de otras estrategias de control.
Panorama
Una prioridad clave en el desarrollo de muchos de los países de América Latina y el Caribe
es la industrialización, la cual está progresando rápidamente. La descarga no controlada de
desechos generados por actividades industriales a los cuerpos naturales de agua, combinada
con la escorrentía de áreas agrícolas con utilización de plaguicidas, está incrementando las
concentraciones de sustancias químicas en estos cuerpos de agua a niveles que pueden ya
afectar al ambiente acuático y a la salud humana, y estas consecuencias potenciales no están
recibiendo la misma prioridad. La industrialización, a cualquier costo, no es una alternativa
válida ya que no sería posible sostener un crecimiento a largo plazo, un desarrollo y un
mejoramiento en el nivel de vida, si los cuerpos de agua están contaminados al grado de no
poder ser usados.
Asignación de descargas permisibles basada en el concepto de capacidad asimilativa
Tradicionalmente, el concepto de capacidad asimilativa ha sido aplicado a la relación entre
las descargas de sustancias orgánicas, usualmente medidas en términos de demanda
bioquímica de oxígeno (DBO) y los niveles de oxígeno disuelto (OD) en ríos. En este
sentido, el concepto de "capacidad asimilativa" es definido como la capacidad de un cuerpo
de agua para "aceptar" y "degradar" sustancias orgánicas a través de procesos naturales
físicos, químicos o biológicos, manteniendo el oxígeno disuelto a niveles adecuados para los
usos designados de ese cuerpo de agua, como usualmente ha sido establecido por los
estándares de calidad de agua. Inherente a esta evaluación es la inclusión de varios
fenómenos tales como nitrificación, reaeración, demanda béntica de oxígeno disuelto,
fotosíntesis y respiración de algas, etc.
La suposición de que las sustancias químicas son conservativas y acumulativas constituye la
peor situación en la mayoría de los casos. Una subsiguiente comparación con los estándares
de calidad de agua permite determinar aquellas sustancias químicas con más probabilidad
de violarlos. Entonces se podría efectuar una evaluación con modelos más detallados para
esas sustancias químicas seleccionadas, si se considera necesario.
C = Concentración de la sustancia química (M/L3)
W = Tasa de descarga de la sustancia química (M/T)
Q = Caudal del río (L3/T)
Estrategias de control mínimo de efluentes basadas en tecnología
Para este método de regulación directa, el organismo apropiado del gobierno establece
límites máximos permisibles para algunos contaminantes particulares presentes en las
descargas industriales y fija los mecanismos administrativos y legales a ser usados para el
cumplimiento de estos estándares de efluentes. Este método requiere un tratamiento
mínimo para todas las descargas, sin tomar en cuenta la capacidad asimilativa del cuerpo
de agua receptor. Por ejemplo, los requerimientos de tratamiento para una industria
localizada en los orígenes de un río determinado serían iguales a los establecidos para una
industria idéntica ubicada aguas abajo, aunque el flujo del río puede ser mil veces más
grande y, en consecuencia, ocasionar que el impacto en la calidad del agua provocado por
esta última industria sea mil veces menor. Como se ha discutido en la Sección 7.5.2, las
figura 7.1-A y 7.1-B muestran situaciones donde tal tratamiento sería innecesario. Este
método es utilizado en los Estados Unidos, donde el tratamiento secundario es requerido
para todas las descargas domésticas y el mejor tratamiento práctico y la mejor tecnología
disponible y alcanzable económicamente para industrias. El cumplimiento de dicha
estrategia debe llevarse a cabo dentro de un tiempo específico para ríos clasificados como
limitados por efluentes, o sea, ríos donde tales requerimientos de tratamiento alcancen los
estándares de calidad de agua.
Concepto de cuotas de resarcimiento por contaminación
El concepto de cuotas de resarcimiento por contaminación se basa en la premisa de que la
cuota aplicada debe ser lo suficientemente alta como para inducir la reducción de
contaminación y, por lo tanto, el tratamiento de desechos se convierte en la alternativa más
viable en términos económicos. Inherente a este método es una estimación adecuada de los
costos de tratamiento de desechos. Este sistema es una extensión de aquellos previamente
descritos, en los cuales los niveles de tratamiento se tienen que determinar especificando
los niveles mínimos de tratamiento a priori, o a través del concepto de capacidada
asimilativa. Por lo tanto, las ventajas y desventajas de los anteriores también ocurren en este
método.
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